应变曲线在零件疲劳寿命设计时的应用
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Ｇａ Ｐｉ ｏ ｎ．ＭＵ Ｗ ｅ ｉ
（ ｏ １ ｓｔｔ ｏ ｈｎ ｈａｙｉ ｕｔ ｒｕ ｏ ｏａｉ ， ｉ ａｇＨ ｂｉ ４ ０ ４Ｃ ｉａ Ｎ ．７ ０ｉ ｔｕｅ ｆＣ ｉ ｓ ｅｖ ｄ ｓｙｇｏｐｃｒ ｒｔ ｎ Ｙｃ ｎ ｕｅ ｎｉ ａ＾ ｎ ｒ ｐ ｏ ｈ ４ ３０ ｎ ） ｈ
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应用 与ｉ 式验
・
机械研究与应用 ・
应 变 曲线在 零件 疲 劳 寿命 设 计 时的应 用
高 频， 牟 伟
（ 中船重工集 团七一 。研 究所 ， 湖北 宜昌 ４ ３ｏ ） ４０ ３
摘
要： 首先对零件产生低周疲劳的原 因及其特点进行 了简要 叙述 ， 明 了应用 一 曲线无 法描述 零件低周 疲劳寿 说 Ｎ
关键词 ： 疲劳； 低周 应变曲线； 疲劳寿命 中图分类号 ：Ｇ ７ Ｔ ３６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０—４４ ２１ ）４ ０４ —２ １ ６ ４ １（０ １０ －０６ ０ ０
Ａｐ Ｈ ａ ｏ ｆｆ ｔ ｕ ｄ ｓｇ ｆｓｒ ｉ ｕ ｖ ｈ ａ ｔ ｐ ｃ ｆ ｎ ｏ ｉ ｅＩ ｉ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｏ ｔ ａ ｎ ｃ ｒ ｅ ｉ ｔ ｅ ｐ ｒ ｎ
于低 周疲 劳时 材料 出现宏 观屈 服 ， 应力 和应变 不是呈
图 １ ｏ 一８曲线 ｒ 图 ２ 滞 回线
线性关系变化 ， 此时若用应力作为参数时 ， 数据分散 ； 如用应变作参数时， 可得 出较切合实际的规律 。因而 低周疲劳试验时不是加一定的应力 ， 而是加一定的应
图１ 为加载和卸载 时试样的应力应变的变化情 况。在加载过程 中， 应力应变 曲线从原点 Ｄ向上为 直线 ， 该直线形成的斜率为材料的弹性模量 Ｅ 。当应 力大 于材料 的屈服极 限 １ 后 ， 力应 变不 再是 直线 ， ７ ＂ 应 。 而成 曲线关系 ， 即出现塑性变形。当加载 至 Ａ点卸 载时， 应变曲线 回到 Ｂ点。 Ｂ长度代表塑性 应变 。 Ｏ
ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ． ａｉ ｌ ｔ ｏ ｅ ｌ８
Ｋ ｗｏ ｄ ：ｌｗ ｙ ｌ ｔ ｅ ｔ ｉ ｕ ｖ ；ｆｔ ｅ ｌ ｅ ｒ ｓ ｏ ｃ ｃｅｆ ｉ ；ｓｒ ｎ ｃ ｒ ｅ ａｉ ｆ ａｇ ｕ ａ ｕ ｇ ｉ
１ 前
言
周疲 劳 的实 际寿命 变化 规律 。
低周疲劳又称应变疲劳 ， 其工作特点是循环次数 较低 ， 通常小于 １‘但在工作时的峰值应力 已进人 Ｏ， 材料的塑性区， 此时的应力水平很高 ， 其塑性变形大 到不 能忽 视 的程度 。工程 上 属 于低 周 疲 劳 失效 的零 部件有炮筒、 飞机起落架和航空发动机等。设备组装 完成投人使用过程 中一旦出现低周疲劳问题 ， 轻者损 坏设备 ， 重者可能危及人 的生命 安全 ， 因而低周疲劳 问题 应 引起设 计人 员 的注意 。
综上分析 ， 低周疲劳有以下特点… ： ①低循环失 效一 疲劳寿命 短， １ ②应 变疲 劳一 变力水平 Ⅳ＜ ０ ； 应
高， 塑性 变形大 ， 材料 出现宏 观屈服 。
３ — 曲线和疲劳寿命 Ｎ
３ １ 应 力应 变循环 曲线 ．
２ 低 周疲劳的特点
低周疲劳的应力水平很高 ， 有较大的塑性变形 ， 其疲劳失效主要是塑性变形 累积损伤的结果。但由
ｓ ａｌ ｄ ｐｓ 一 ｌ ｅ ｔ ｅ ｅ ｔ ｅｖ ｒ ｔ ｎ ｒｌ ｆｌｗ ｃ ｃ ｅｆｔ ｕ ｆ ｆ ｈ ａｔ ．Ｔ ｅ ａ ｔ ｏ ｌｏ ｓ ＲＳｕ ｅｕ ｉｅ ｓ ｌ ｕ ｌｙ ａ ｏ ｔ Ｎ ｎ ｒｆ ｃ ａ ｉ ｉ ｕｅ ｏ ｙ ｌ ａｉ ｅ ｌ ｅｏ ｅ ｐ ｒ ｉ ｏ ｌ ｈ ｔ ａｏ ｏ ｇ ｉ ｔ ｓ ｈ ｕ ｒ ｓ ａ Ｉ ｐ ｔ ｎｖ ｒ ａｉ ｈ ａ ｈ － ｔ ｈ ｃ ａ ｅ ａ ｐ ｉｄ ｔ ｏ ｃ ｃ ｅｆ ｔ ｕ ｆ ｅ ｐ ｒｓｔ ｒｕ ｈ ｐ ａ ｔ ｅ ａ ｄ ｓｒ ｉ ｍｐ ｔ ｄ ｓ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｈ ｃ ａ ｅ ｃ ｒ ｙ ｗ ｉ ｈ Ｃ ｂ ｐ ｌ ｏ ｌｗ ｙ ｌ ａｉ ｅｏ ａ ｔ ｈ ｏ ｇ ｒｃ ｉ ｎ ｔａｎ ａ ｌ ｕ ｅ ｘ ｅ ｎ ｅ ｇ ｈ ｔ ｃ ｉ ｉ ｎ ｓｗ ｉｈ Ｃ ｂ ａ－ ｎ
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命 的变化规律。在 工程设 计应 用中通常采用 一 曲线来反 映零件低周疲劳的 实际寿命变化的规 律。扼要论 Ｎ
述 了通 过 实践验证及对 多种 不 同静强度的材料进行 等应 变幅疲 劳试验 ， 归纳 出适 用于零件低周 疲劳的通 用
公 式。并用 实例验证Байду номын сангаас了其估算过程 ， 对计算结果进行 简要 的讨论 。
（ ｏ １ ｓｔｔ ｏ ｈｎ ｈａｙｉ ｕｔ ｒｕ ｏ ｏａｉ ， ｉ ａｇＨ ｂｉ ４ ０ ４Ｃ ｉａ Ｎ ．７ ０ｉ ｔｕｅ ｆＣ ｉ ｓ ｅｖ ｄ ｓｙｇｏｐｃｒ ｒｔ ｎ Ｙｃ ｎ ｕｅ ｎｉ ａ＾ ｎ ｒ ｐ ｏ ｈ ４ ３０ ｎ ） ｈ
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应用 与ｉ 式验
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机械研究与应用 ・
应 变 曲线在 零件 疲 劳 寿命 设 计 时的应 用
高 频， 牟 伟
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摘
要： 首先对零件产生低周疲劳的原 因及其特点进行 了简要 叙述 ， 明 了应用 一 曲线无 法描述 零件低周 疲劳寿 说 Ｎ
关键词 ： 疲劳； 低周 应变曲线； 疲劳寿命 中图分类号 ：Ｇ ７ Ｔ ３６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０—４４ ２１ ）４ ０４ —２ １ ６ ４ １（０ １０ －０６ ０ ０
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于低 周疲 劳时 材料 出现宏 观屈 服 ， 应力 和应变 不是呈
图 １ ｏ 一８曲线 ｒ 图 ２ 滞 回线
线性关系变化 ， 此时若用应力作为参数时 ， 数据分散 ； 如用应变作参数时， 可得 出较切合实际的规律 。因而 低周疲劳试验时不是加一定的应力 ， 而是加一定的应
图１ 为加载和卸载 时试样的应力应变的变化情 况。在加载过程 中， 应力应变 曲线从原点 Ｄ向上为 直线 ， 该直线形成的斜率为材料的弹性模量 Ｅ 。当应 力大 于材料 的屈服极 限 １ 后 ， 力应 变不 再是 直线 ， ７ ＂ 应 。 而成 曲线关系 ， 即出现塑性变形。当加载 至 Ａ点卸 载时， 应变曲线 回到 Ｂ点。 Ｂ长度代表塑性 应变 。 Ｏ
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１ 前
言
周疲 劳 的实 际寿命 变化 规律 。
低周疲劳又称应变疲劳 ， 其工作特点是循环次数 较低 ， 通常小于 １‘但在工作时的峰值应力 已进人 Ｏ， 材料的塑性区， 此时的应力水平很高 ， 其塑性变形大 到不 能忽 视 的程度 。工程 上 属 于低 周 疲 劳 失效 的零 部件有炮筒、 飞机起落架和航空发动机等。设备组装 完成投人使用过程 中一旦出现低周疲劳问题 ， 轻者损 坏设备 ， 重者可能危及人 的生命 安全 ， 因而低周疲劳 问题 应 引起设 计人 员 的注意 。
综上分析 ， 低周疲劳有以下特点… ： ①低循环失 效一 疲劳寿命 短， １ ②应 变疲 劳一 变力水平 Ⅳ＜ ０ ； 应
高， 塑性 变形大 ， 材料 出现宏 观屈服 。
３ — 曲线和疲劳寿命 Ｎ
３ １ 应 力应 变循环 曲线 ．
２ 低 周疲劳的特点
低周疲劳的应力水平很高 ， 有较大的塑性变形 ， 其疲劳失效主要是塑性变形 累积损伤的结果。但由
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